【正文】 溫較高，含鹽量少，密度較海水小，易于浮在表面，在排放口處易形成污水層。湖泊、水庫的貯水量大，但水流一般比較慢，對(duì)污染物的稀釋、擴(kuò)散能力較弱。污染物在河流中的擴(kuò)散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素影響。2）污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污染物在不同水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律不同。圖12(b)簡(jiǎn)單描繪了河流中污水生物化學(xué)凈化過程。污水中的無機(jī)污染物和一些難溶或可溶性污染物通過稀釋、擴(kuò)散、氧化還原、分解化合、沉淀、揮發(fā)等物理或化學(xué)過程降低了污染濃度，而污水中呈懸浮膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物，在有溶解氧的條件下，被河流中好氧微生物（如腐生細(xì)菌等）氧化降解為簡(jiǎn)單和穩(wěn)定的無機(jī)物如水、二氧化碳、氨氮和磷酸鹽等?？煞譃槿齻€(gè)相連接的河段，即污染物(污水)排入水體的初期階段為嚴(yán)重污染的重污染段、其后的中等污染階段和污水排入水體的后期階段為污染較輕的輕污染段。水體生物自凈作用也被稱為狹義的自凈作用，主要是指懸浮物和溶解有機(jī)污染物在微生物作用下，發(fā)生氧化分解過程?；瘜W(xué)作用能改變污染物在水體中的遷移能力、毒性大小，也能改變水環(huán)境的化學(xué)元素反應(yīng)條件。通過混合、稀釋、擴(kuò)散、沉淀、揮發(fā)等物理過程，水中污染物濃度降低。另外，也取決于污染物性質(zhì)、濃度以及排放方式等，當(dāng)排入水體的污染物一旦超過了水體的最大自凈“容量”，正常的生物循環(huán)或生態(tài)平衡將被破壞，水體即被污染。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長(zhǎng)速度，有時(shí)甚至使其停止生長(zhǎng)。屬于原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。油類污染物進(jìn)入水體后將影響水生生物的生長(zhǎng)、降低水體的資源價(jià)值。由于人類活動(dòng)進(jìn)入環(huán)境的重金屬量幾乎相當(dāng)于自然過程中的遷移量。重金屬作為有色金屬在人類的生產(chǎn)和生活方面有廣泛的應(yīng)用。水體中氮、磷含量的高低與水體富營(yíng)養(yǎng)化程度有密切關(guān)系。藻類過度生長(zhǎng)繁殖還將造成水中溶解氧的急劇變化。湖沼學(xué)家認(rèn)為，富營(yíng)養(yǎng)化是湖泊衰老的一種表現(xiàn)。1）嗅覺感官污染 被污染了的水體在顏色、濁度和嗅味等方面將發(fā)生變化，如水色發(fā)紅或變黑，水體惡臭渾濁，產(chǎn)生大量泡沫等。3）農(nóng)業(yè)污水 隨著農(nóng)藥與化肥的大量使用，農(nóng)業(yè)徑流排水已成為水體的主要污染源之一。生產(chǎn)污水是指在生產(chǎn)過程中形成、并被生產(chǎn)原料、半成品或成品等廢料所污染的水，也包括熱污染(指生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的、水溫超過60℃的水)。由于生活污水適于各種微生物的生長(zhǎng)繁殖，所以往往含有大量的細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵。 1）生活污水 城鄉(xiāng)居民在日常生活中所產(chǎn)生的污水，主要包括生活廢料和人的排泄物，包括廚房洗滌、沐浴、洗衣等廢水以及沖洗廁所等污水。由于初期雨水沖刷了地表的各種污物，污染程度很高，需要作凈化處理。綜上所述，我國(guó)水資源具有總量多，人均占有量少，地區(qū)分布不均勻，季節(jié)分布不均勻，河流含沙量大，水污染日益嚴(yán)重，地下水開采過量等特點(diǎn)。長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)人口占中國(guó)的54％，但是水資源卻占了81％。中國(guó)目前有16個(gè)省(區(qū)、市)人均水資源量低于重度缺水線，有6個(gè)省、區(qū)(寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇)人均水資源量低于500立方米，為極度缺水地區(qū)。預(yù)計(jì)到2025年，全世界將有30億人口缺水，涉及的國(guó)家和地區(qū)達(dá)40多個(gè)。由于開發(fā)困難或技術(shù)經(jīng)濟(jì)的限制，海水淡化技術(shù)還未成熟、普及，同時(shí)，在地球上的淡水資源中，分布在南北兩極地區(qū)的固體冰川及永凍土底冰是目前人類尚不能利用的，另外，在地下淡水中，由于它們非常分散，而且絕大部分埋藏很深，因此，只有很少一部分淺層水可供人類利用。它來源于大氣降水，可以通過水循環(huán)逐年得到補(bǔ)充和更新，易于為人類所利用，包括地表水、地下水和土壤水。人類生活的地球是一個(gè)水的星球，海洋、河流、湖泊、溪流……通過水文循環(huán)彼此間相互聯(lián)系，相互影響，共同構(gòu)成了完整的地球水圈，它是生命的發(fā)源地。伴隨日益嚴(yán)重的水污染和水資源減少，水污染治理工作日益變得重要，也促進(jìn)了污水作為再生水資源的回收和再用，更帶動(dòng)了水污染治理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，以實(shí)現(xiàn)污水的凈化和利用以及水循環(huán)。伴隨著人類的產(chǎn)生，污水作為人類排泄物的一部分就已存在，數(shù)量較少時(shí)，通過環(huán)境的自凈就足以將這部分污染物降解消除。人為水污染是指人類在生產(chǎn)、生活過程中產(chǎn)生的污染物（主要是污水）對(duì)水體形成的污染。第一節(jié) 水污染基本概念水污染指污染物進(jìn)入河流、海洋、湖泊或地下水等水體后，使水體的水質(zhì)和水體沉積物的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價(jià)值和使用功能的現(xiàn)象。經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展、社會(huì)在飛速發(fā)展，人們的生活在改變，世界的面貌在改變。發(fā)展，是當(dāng)今世界共同關(guān)注的熱點(diǎn)；發(fā)展，使世界呈現(xiàn)勃勃生機(jī)。水污染按污染物的來源可分為天然水污染和人為水污染兩大類，而后者是主要的，本書主要討論人為水污染。按人類活動(dòng)方式可分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、生活等不同種類的水污染，按其排放的污染物種類可分為無機(jī)、有機(jī)、熱、放射性、重金屬、病原體等不同污染物。但是，隨著社會(huì)的發(fā)展，人口激增，城市化進(jìn)程加快，污水的成分和性質(zhì)也發(fā)生巨大變化。1．水資源及水資源現(xiàn)狀水之所以成為資源是由其自身的物理特性、化學(xué)特性及自然特性所決定的。從這個(gè)意義上講，水圈中的任何水對(duì)人類都有著直接或者間接的利用價(jià)值，都可以視為水資源。其中，地表水為河流、冰川、湖泊、沼澤等水體；地下水為地下匯水的動(dòng)態(tài)水量；土壤水為分散于巖石圈表面的疏松表層中的水。%，占全球總儲(chǔ)水量的十萬分之七，因此地球上的淡水資源并不豐富。人類使用水資源的方式以及污染更加劇了水資源的緊張形勢(shì)。然而，中國(guó)又是世界上用水量最多的國(guó)家。北方人口占46％，水資源只有19％。2．污水的概念 污水是生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水、被污染的雨水的總稱。在人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)中，從自然界取用了水資源，經(jīng)生活和生產(chǎn)活動(dòng)后，又向自然界排出受到污染的水。污水的成分及其變化取決于居民的生活狀況、生活水平及生活習(xí)慣。％~％，其中溶解性固體約占固體總量的3/5~2/3，主要是各種無機(jī)鹽和可溶性的有機(jī)物質(zhì)，懸浮固體占總量的1/3~2/5，而其中有機(jī)成分幾乎占3/4以上。由于工業(yè)類型、生產(chǎn)工藝及用水水質(zhì)、管理水平的不同，使各類生產(chǎn)污水的成分與性質(zhì)千差萬別，含有各種各樣的污染物：有的含有大量的有機(jī)污染物質(zhì)；有的含有毒有害物質(zhì)；有的物理性狀十分惡劣，成分十分復(fù)雜……。施用于農(nóng)田的農(nóng)藥與化肥除一小部分被植物吸收外，大部分殘留在土壤或漂浮于大氣中，經(jīng)降水洗淋、沖刷及農(nóng)田灌溉排水，殘留的農(nóng)藥與化肥最終會(huì)隨降水及灌溉排水徑流排入地面水體或滲入地下水中。2）耗氧有機(jī)物污染 由城市居民和工礦企業(yè)等排放的含有大量有機(jī)物的污水，這些污水雖然無毒性，但過多地進(jìn)入水體時(shí)，將導(dǎo)致水體溶解氧含量降低，影響魚類及其他水生物的生長(zhǎng)。湖泊中植物營(yíng)養(yǎng)元素含量增加，導(dǎo)致某些水生植物的大量繁殖，主要是各種藻類的大量繁殖，使魚類生活的空間愈來愈少。藻類在有陽光的時(shí)候，在光合作用下產(chǎn)生氧氣；在夜晚無陽光的時(shí)候，藻類的呼吸作用和死亡藻類的分解作用所消耗的氧能在一定時(shí)間內(nèi)使水體處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，從而嚴(yán)重影響魚類生存。就污水對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化作用來說，磷的作用遠(yuǎn)大于氮。這一情況使得在環(huán)境中存在著各種各樣的重金屬污染源。前者常是點(diǎn)源，因而能在局部地區(qū)造成嚴(yán)重的污染后果。①油膜覆蓋水面將阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換；②油類污染物進(jìn)入海洋，將改變海洋的反射率和減少進(jìn)入海洋表層的日光輻射，對(duì)局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生一定影響；③大面積油膜將阻礙大氣中的氧進(jìn)入水體，從而降低水體的自凈能力；④石油污染對(duì)幼魚和魚卵的危害很大，將堵塞魚的鰓部，使魚蝦類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價(jià)值。酚濃度低時(shí)，能影響魚類的回游繁殖。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強(qiáng)烈異臭（，）。1）水體自凈機(jī)理 水體自凈機(jī)理包括沉淀、稀釋、混合、揮發(fā)等物理過程；氧化還原、分解化合、吸附、膠溶凝聚、離子交換等化學(xué)和物理化學(xué)過程以及厭氧和好氧的生物同化過程。其中，可沉淀固體將逐漸沉至水底形成底泥；懸浮膠體和溶解性污染物則因混合稀釋而逐漸降低其在水中的濃度，水體得到一定程度的凈化。當(dāng)這些能力與條件都使受污水朝向污染減輕的方向發(fā)展，通過化學(xué)或物理化學(xué)過程去除了水中的污染物，則稱之為化學(xué)自凈作用。在水的自凈中，生物化學(xué)過程占主要地位。每一河段除有各自的物理化學(xué)特點(diǎn)之外，還有各自的生物學(xué)特點(diǎn)。氨氮再由硝化菌、亞硝化菌作用轉(zhuǎn)變成硝酸鹽和亞硝酸鹽。在有機(jī)污染物排入水體的初期階段，由于有機(jī)污染物濃度大，相應(yīng)的耗氧量大而復(fù)氧量較小導(dǎo)致水體中溶解氧(DO)濃度下降，后階段由于復(fù)氧速度大于耗氧速率而使溶解氧濃度不斷上升(圖12(c))。河流的自凈能力較強(qiáng)，污染相對(duì)容易控制。河口（河口是指河流的終段，是河流和受水體的結(jié)合地段。污染物不能很快地和湖、庫的水混合，易在局部形成污染。地下水埋藏在地質(zhì)介質(zhì)中，其污染是一個(gè)緩慢的過程，但地下水一旦污染要恢復(fù)原狀非常困難。2．水污染治理基本原理面對(duì)日益嚴(yán)重的水污染，促使我們必須對(duì)所排放的污水及其它污染物進(jìn)行處理和治理，使其能達(dá)標(biāo)排放，以減輕和改善水環(huán)境污染。由于污水中的污染物質(zhì)多種多樣，不可能用一種處理單元就能夠把所有的污染物質(zhì)去除干凈。（二）水污染治理基本方法 水污染治理的基本方法，就是為了防止污水（生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水和被污染的雨水等）引起環(huán)境水體污染而進(jìn)行的各種凈化方法，使污水必須達(dá)到一定凈化要求才能排放。一般漂浮在水中的大顆粒物質(zhì)最容易被去除，通常采用簡(jiǎn)單的格柵或篩網(wǎng)過濾就能夠完成；而分子態(tài)的溶解性污染物質(zhì)最難被去除，它往往需要通過化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)、或物理化學(xué)反應(yīng)才能被去除。 2．化學(xué)處理方法 利用化學(xué)反應(yīng)的作用，分離回收污水中處于各種形態(tài)的污染物質(zhì)(包括懸浮的、溶解的、膠體的等)。主要方法可分為兩大類，即利用好氧微生物作用的好氧法(好氧氧化法)和利用厭氧微生物作用的厭氧法(厭氧還原法)。在水污染治理工程中，能夠完成某種污水去除功能的裝置（處理方法）被稱作處理單元。 圖13 水污染治理工藝流程順序 1. 水污染治理程度與流程現(xiàn)代水污染治理技術(shù)，按治理程度劃分，可分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)治理。 2）二級(jí)治理 主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)(即BOD，COD物質(zhì))，去除率可達(dá)90％以上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級(jí)治理是深度處理的同義語，但兩者又不完全相同，三級(jí)治理常用于二級(jí)治理之后。城市污水處理產(chǎn)生的污泥含有大量有機(jī)物，富有肥分，可以作為農(nóng)肥使用，但又含有大量細(xì)菌、寄生蟲卵以及從生產(chǎn)污水中帶來的重金屬離子等，需要作穩(wěn)定與無害化處理。2．水污染治理工程舉例北京排水集團(tuán)清河污水處理廠是北京擬建的15座城市污水處理廠中規(guī)模較大的一座，承擔(dān)著北京市西北部地區(qū)，包括著名風(fēng)景旅游區(qū)、科教文化區(qū)、。一期工程日處理量20萬立方米，其中使用瑞典政府貸款折合人民幣8300萬元?；钚晕勰嘣谏锓磻?yīng)池內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。圖114為一期工程運(yùn)行前后主要污染物排放比較。污水排入水體應(yīng)以不破壞該水體的原有功能為前提。（1）根據(jù)《中華人民共和國(guó)水污染防治法》規(guī)定，禁止向生活飲用水地表水源和一級(jí)保護(hù)區(qū)的水體排放污水，已設(shè)置的排污口，應(yīng)限期拆除或限期治理?，F(xiàn)有的排污口必須按水體功能要求，實(shí)行污染物總量控制，以保證接納水體的水質(zhì)符合規(guī)定用途的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。排放含病原體的污水，必須經(jīng)過消毒處理，符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后排放。隨著污水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，水質(zhì)凈化手段日益增多，經(jīng)過處理后的污水再生利用率正在不斷提高，有些企業(yè)的(例如冶金礦山的磁選廠)污水利用率已超過95％。直接回用又可分為循序使用法和循環(huán)使用法。在市政用水方面，污水再生利用日益廣泛，已大量用于洗車、道路清洗、綠地澆灌、市政與建筑用水、城市景觀用水等；在農(nóng)林牧漁方面，灌溉田地可使污水得到充分利用，但必須符合灌溉的有關(guān)規(guī)定，使土壤與農(nóng)作物免遭污染。水溫是污水水質(zhì)的重要物理性質(zhì)指標(biāo)之一。污水的水溫過低(如低于5℃)或過高(如高于40℃)都會(huì)影響污水的生物處理效果。生活污水的顏色常呈灰色。色度可由懸浮固體、膠體或溶解物質(zhì)形成。3．嗅 和 味嗅和味也是一種感官性指標(biāo)。工業(yè)廢水的臭味主要由揮發(fā)性化合物造成。4．固 體 物 質(zhì)固體物質(zhì)按存在形態(tài)的不同可分為：懸浮的、膠體的和溶解的三種；按性質(zhì)的不同可分為：有機(jī)物、無機(jī)物與生物體三種。水樣經(jīng)過濾后，濾液蒸干所得的固體即為溶解性固體（DS），濾渣脫水烘干后即是懸浮固體（SS）。懸浮固體也由有機(jī)物和無機(jī)物組成。揮發(fā)性固體是水體有機(jī)污染的重要來源。有機(jī)物在微生物作用下最終分解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物質(zhì)、二氧化碳和水等。污水中有機(jī)污染物種類繁多，組成較復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)很難分別逐個(gè)測(cè)定各類有機(jī)物的含量，也沒有必要。它反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量。微生物的活動(dòng)與溫度有關(guān)，測(cè)定生化需氧量時(shí)一般以20℃作為測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。 圖115 BODL與BOD5的關(guān)系2）化學(xué)需氧量(COD，Chemical Oxygen Demand ) 用化學(xué)方法氧化分解污水水樣中有機(jī)物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量（O2）稱化學(xué)需氧量（以mg/L為單位）。缺點(diǎn)是不能像BOD那樣反映出微生物氧化有機(jī)物、直接地從衛(wèi)生學(xué)角度闡明被污染的程度；此外，污水中存在的還原性無機(jī)物（如硫化物）被氧化也需消耗氧，所以COD值也存在一定的誤差。因此，BOD5/ COD的比值，可作為該污水是否宜于采用生物處理的判別標(biāo)準(zhǔn)，故把BOD5/ COD的比值稱為可生化性指標(biāo)，比值越大，越容易被生物處理。在900℃~950℃高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)，主要是有機(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及部分無機(jī)還原物質(zhì)燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物測(cè)量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。 目前應(yīng)用的5日生化需氧量(BODs)測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，不能快速反映水體被有機(jī)質(zhì)污染的程度。2）pH值和堿度 主要是指水樣的酸堿性。若天然水體長(zhǎng)期遭受酸、堿污染，將使水質(zhì)逐漸酸化或堿化，從而對(duì)正常生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。重金屬是構(gòu)成地殼的物質(zhì)，在自然界分布非常廣泛。含氮化合物的危害主要表現(xiàn)于：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水花、赤潮；引起魚類死亡，水質(zhì)迅速惡化等方面。含磷化合物的危害主要表現(xiàn)于：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。其危害表現(xiàn)在：傳播疾病、影響衛(wèi)生、導(dǎo)致水體缺氧等。